Değişken Enerjili Pozitron Demeti Sistemi (VEPOS)

MARPOS bünyesindeki Değişken Enerjili Pozitron Demeti (VEPOS) sistemi, malzemelerdeki kusurların ve serbest hacim yapıların derinliğe bağlı olarak yüksek hassasiyetle incelenmesini sağlar. Klasik PALS ölçümlerinde tüm numune kalınlığından ortalama bilgi alınırken, VEPOS ile pozitronlar nanometrelerden mikrometrelere kadar seçilebilir derinliklere implantasyon yapabilir. Bu özellik, ince filmler, kaplamalar, çok katmanlı yapılar, ara yüzeyler ve radyasyonla hasar görmüş malzemeler üzerinde gelişmiş karakterizasyon imkânı sunar.

         

VEPOS Nasıl Çalışır?

VEPOS sisteminde radyoaktif kaynaktan yayılan pozitronlar önce neon moderatörle düşük enerjiye yavaşlatılır, ardından seçilebilir enerjilerde (genelde 0.1–30 keV) yeniden hızlandırılır. Enerji ayarı değiştirilerek pozitronların malzemeye giriş derinliği hassas biçimde kontrol edilir:

Düşük enerjiler (0.1–1 keV): yüzey ve yüzeye yakın bölgeler (1–10 nm)

Orta enerjiler (1–10 keV): ince film ve kaplama kalınlıkları

Yüksek enerjiler (10–30 keV): mikrometre ölçeğinde derinlik profilleri

Pozitronlar numuneye girdikten sonra malzeme içerisinde difüze olur ve kusur bölgelerinde yok olurlar. Bu yok olma sürecine ait sinyaller Doppler Genişleme Spektroskopisi (DBS) ve Pozitron Yaşam Ömrü Spektroskopisi (PALS) ile ölçülerek, kusurların türü, yoğunluğu ve derinlik dağılımı hakkında ayrıntılı bilgi elde edilir. VEPOS üzerine PALS sistemi kurulması çalışılmaktadır.

VEPOS Neleri Ortaya Çıkarabilir?

VEPOS sistemi aşağıdaki yapısal özelliklerin derinliğe bağlı analizinde benzersiz bir avantaj sağlar:

Parlatma, aşındırma veya ince film kaplama sırasında oluşan yüzey ve alt yüzey kusurları

Alfa, beta, gama, proton, iyon veya nötron radyasyonunun oluşturduğu hasar profilleri

Katkı atomları, boşluklar veya safsızlıkların difüzyon dağılımı

Çok katmanlı veya kademeli yapılarda derinliğe bağlı faz dönüşümleri

Yarıiletken, oksit ve perovskit yapılarındaki ara yüzey kalitesi

Bu ölçümler; mikroelektronik, batarya teknolojileri, ince film mühendisliği, nanomalzemeler ve nükleer malzeme araştırmaları için kritik öneme sahiptir.

MARPOS’ta VEPOS Uygulamaları

MARPOS laboratuvarında VEPOS aşağıdaki araştırma alanlarında etkin biçimde kullanılmaktadır:

La temelli perovskit ince filmlerinin derinlik kusur profilleri

Radyasyona maruz kalmış metal, polimer ve seramik kaplamaların yüzey-altı hasar analizi

Kompleks oksit filmlerde difüzyon ve yapısal gevşeme süreçleri

Nano-katmanlı ve kompozit kaplamalarda kalite ve ara yüzey karakterizasyonu

VEPOS’un Özgünlüğü

VEPOS, diğer pozitron tekniklerini tamamlayan ve nanometre ölçeğinde derinlik çözünürlüğü sunan son derece hassas bir yöntemdir. Yüzey ve ara yüzeylerdeki açık hacim kusurlarını tahribatsız olarak belirleyebilmesi sayesinde SEM, TEM veya XRD gibi yöntemlerle erişilemeyen bilgi katmanlarını ortaya çıkarır.